Que las minas aprovechen las nuevas tecnologías para mejorar su productividad no es nada nuevo. Una encuesta realizada por Ernst and Young a más de 700 representantes de la industria minera reveló que la mayoría de las principales empresas mineras del mundo ya han iniciado su andadura digital de alguna manera, sobre todo invirtiendo en tecnologías mineras autónomas y basadas en el IoT. Pero las grandes empresas con visión de futuro que están en el camino de la innovación solo representan alrededor del 10 % de la industria minera, lo que significa que el 90 % restante sigue rezagado.

Uno de los principales indicadores de la reticencia del sector a la digitalización es el uso continuado de lecturas manuales o por cable, en lugar de sistemas inalámbricos conectados a activos mineros digitalizados. De hecho, sigue habiendo una serie de barreras organizativas a conceptos innovadores como las lecturas inalámbricas, sobre todo el estatus de la minería como industria tradicional, reacia al riesgo y al cambio, que impide invertir en tecnologías potencialmente «arriesgadas».

Vamos a ver cómo las minas más innovadoras están utilizando las nuevas tecnologías para adelantarse a los demás, mostrándole que la adopción de estas tecnologías podría hacer que sus operaciones mineras fueran más seguras, más productivas y más rentables.

1. Automatización de minas

Los vehículos mineros autónomos existen desde hace casi dos décadas: la mina de hierro Pilbara de Rio Tinto introdujo 80 camiones Komatsu sin conductor en 2008, lo que aumentó enormemente su productividad minera. Muchas de las grandes empresas mineras no tardaron en seguir su ejemplo -como BHP Billiton y Suncor-, comprando principalmente a Caterpillar, Sandvik, Komatsu y Atlas Copco, que actualmente representan a los actores más innovadores e importantes del sector de los vehículos mineros autónomos.

Estos vehículos revolucionaron la minería porque, por primera vez, permitían a los humanos comunicarse con la maquinaria y controlarla a distancia. Esto los hace ideales para su uso en minas subterráneas, así como en otros entornos peligrosos en los que el riesgo para la seguridad humana es elevado. La mayoría de las máquinas mineras autónomas son en realidad semiautónomas y no totalmente automatizadas; en otras palabras, siguen necesitando cierta ayuda humana para situaciones específicas que no pueden manejar por sí solas. Estos vehículos de excavación subterránea se hacen autónomos equipándolos con herramientas y cámaras controladas a distancia, lo que permite a los usuarios realizar acciones y ver las zonas circundantes a distancia. Hoy en día, la atención se ha desplazado desde los vehículos mineros autónomos originales hacia la construcción del «sistema minero autónomo», que puede realizar tareas de forma automática o con un control externo mínimo, y también hacia la posibilidad de una automatización total mediante tecnologías robóticas.

Los vehículos autónomos están revolucionando la productividad minera mundial al permitir a los humanos comunicarse con la maquinaria y controlarla a distancia.

Los vehículos autónomos, capaces de operar por debajo y por encima del suelo, son esenciales para la mina moderna. Disminuyen los incidentes y aumentan la seguridad de los trabajadores, trabajan en zonas mineras que serían demasiado peligrosas para los humanos, aumentan la productividad minera (ya que los equipos pueden moverse más rápido y recorrer distancias más largas) y reducen los costes al necesitarse menos operarios para controlar las máquinas.

2. Seguimiento de la mano de obra

Los avances en las tecnologías vestibles las convierten en una herramienta ideal para el seguimiento de la mano de obra en las minas. Son especialmente útiles para el mantenimiento sobre el terreno y las instrucciones de inspección de máquinas en tiempo real, así como para mejorar la atención y la seguridad de los operarios, sobre todo en las minas subterráneas. Estos wearables permiten el seguimiento del personal mediante RFID y la visibilidad en tiempo real de todo el personal, lo que permite localizar al instante a los trabajadores clave. También pueden aprovecharse para identificar dónde puede aumentarse la productividad y controlar los registros de asistencia y tiempo del personal.

Las tecnologías vestibles son una herramienta ideal para el seguimiento de la mano de obra en las minas.

En cuanto a la seguridad de los trabajadores, los wearables y su papel en una red de supervisión más amplia basada en IoT mejoran significativamente los tiempos de respuesta en caso de emergencia, permitiendo que tanto los operarios como el personal reciban una notificación inmediata cuando se produce un incidente. También pueden minimizar los problemas de seguridad -y futuros accidentes- restringiendo el acceso a zonas potencialmente peligrosas de la mina. El seguimiento de la mano de obra también permite aumentar la productividad minera, ya que los trabajadores se gestionan de forma más eficaz y se disminuyen, o incluso se evitan por completo, los posibles incidentes que reducirían las horas de trabajo.

3. Tecnologías GPS

Algunas empresas mineras han desarrollado e implantado recientemente sistemas de posicionamiento y navegación por satélite (GPS) en perforadoras de barrenos y palas eléctricas de cable en sus minas a cielo abierto. Estos sistemas GPS producen visualizaciones precisas y tridimensionales de la ubicación de la broca o las huellas de la pala en tiempo real a través de una visualización de mapa en movimiento (MMD) en una pantalla. Esto le permite al operador navegar con precisión el taladro de barreno a barreno, mantener la calidad de la pala deseada o la posición del frente desde una ubicación remota. Para este tipo de sistemas se necesitan componentes GPS duraderos y de eficacia probada que resistan las condiciones ambientales, a menudo extremas. Un ejemplo del uso de sistemas GPS en minas a cielo abierto es el de AQUILA Mining Systems Ltd., que ha introducido el GPS en sus minas canadienses a cielo abierto de carbón y mineral de hierro.

El GPS permite a los operarios desplazarse con precisión de una perforación a otra desde una ubicación remota.

4. Gemelos digitales

Tradicionalmente, los operadores mineros han tenido dificultades para gestionar la información sobre ingeniería y activos a lo largo de todo su ciclo de vida. Los gemelos digitales pueden ayudar con esto: son réplicas virtuales de activos físicos, procesos y sistemas, que proporcionan una representación tanto de los elementos centrales como de la dinámica de los dispositivos IoT utilizados dentro del espacio o sistema representado. Los gemelos digitales utilizan IA (inteligencia artificial), aprendizaje automático (un subconjunto de la inteligencia artificial) y análisis de software con datos para generar modelos de simulación digital en tiempo real (también conocidos como «vivos») que se actualizan continuamente a medida que cambian sus homólogos físicos reales o «gemelos». Para simplificarlo: los gemelos digitales son como versiones «videojueguiles» en tiempo real de las minas, que digitalizan estos espacios de forma que se produce una interacción entre lo real y lo virtual.

Los gemelos digitales son réplicas virtuales de los activos, procesos y sistemas físicos de una mina.

Los gemelos digitales permiten a los operadores mineros evaluar las capacidades y la madurez de la gestión de datos de ingeniería con el fin de descubrir cualquier área en la que puedan faltar datos o supervisión, dándoles la capacidad de canalizar sus esfuerzos de digitalización hacia las áreas de mayor necesidad e impacto. Anglo American Plc, la minera británica de materias primas como el níquel, el carbón y los metales preciosos, por ejemplo, ha empezado recientemente a utilizar gemelos digitales para optimizar su flota minera, incluyendo el uso de aplicaciones para hacer un seguimiento del rendimiento del transporte en su explotación minera de Los Bronces, en Chile, y en un oleoducto y gasoducto de 500 kilómetros en Brasil.

En general, los sistemas de gemelos digitales pueden utilizarse para optimizar el funcionamiento y el mantenimiento de activos físicos, sistemas y procesos en tiempo real, mejorando masivamente la productividad minera.

5. 5. Inteligencia operativa

La Inteligencia Operativa (OI) es clave para crear gemelos digitales de las minas. La OI se utiliza cuando los operadores quieren digitalizar partes de sus operaciones para recopilar información en tiempo real e iniciar la toma de decisiones basada en datos en su organización. En las minas, esto se traduce en la digitalización de activos dinámicos como trabajadores, vehículos y activos críticos (taludes, presas, etc.) para visualizar su comportamiento, agregar esta información y generar recomendaciones a través del software OI, que se basan en conocimientos históricos y en tiempo real. Estas soluciones aprenden de acciones pasadas a través de la IA (en concreto, el aprendizaje automático) y pueden, por tanto, mejorar sus propios procesos de toma de decisiones.

OI genera una visión general en tiempo real de todas las operaciones mineras y permite a los operadores tomar decisiones basadas en datos.

Una solución de OI debe ser capaz de activar alarmas si partes de la operación muestran un cierto nivel de anomalía y también debe ayudar a los operarios a coordinar acciones para aumentar la productividad. Por ejemplo, la OI puede facilitar la supervisión en tiempo real de todos los activos de la mina para garantizar la eficiencia y la seguridad, o ayudar a los equipos a mejorar la eficacia de sus métodos de comunicación, como las aplicaciones móviles y los dispositivos portátiles, para aumentar la productividad. Las soluciones de Inteligencia Operativa son capaces de captar datos de cualquier fuente y convertirlos en información global y práctica.

6. Monitorización de minería inalámbrica

Se calcula que la mayoría de las minas digitalizarán al menos algunas partes de sus operaciones con sistemas OI en los próximos 5 años. Además, es probable que en la próxima década la mayoría de las minas empiecen a trabajar con un gemelo digital de sus infraestructuras y flujos de trabajo. Hoy en día, sin embargo, la mayoría de las minas todavía tienen que dar su primer paso hacia las operaciones virtuales: sustituir las lecturas manuales o automatizadas por cable por sistemas de supervisión inalámbricos.

Con la monitorización inalámbrica, las minas pueden digitalizar sus activos y controlar su rendimiento en tiempo real.

Los activos mineros, como las presas, suelen estar en zonas de difícil acceso, lo que significa que las lecturas manuales por parte de los trabajadores llevan mucho tiempo y son peligrosas. Cuando los trabajadores recopilan datos y vuelven a la oficina, la información que han recogido ya está obsoleta: trabajar con información que no es en tiempo real puede tener un impacto crítico en las operaciones mineras. La presión de poros en los tranques de relaves, por ejemplo, puede cambiar rápidamente, ejerciendo una presión sobre la infraestructura que puede provocar la rotura de las presas, a menudo con efectos muy perjudiciales. Con las lecturas cableadas, los operadores pueden disminuir los riesgos automatizando los procesos de recopilación de datos. Sin embargo, instalar cables en toda la infraestructura de una mina puede ser costoso y, dependiendo de la zona, complicado y lento.

Una tercera opción son los sistemas de control inalámbricos que pueden conectar diversos sensores, como piezómetros para medir la presión de poros en tranques de relave. Transmiten datos en tiempo real a gateway y pueden transferir información a un servidor situado en una torre de control a una distancia de hasta 9 millas (15 km), lo que permite a los operadores supervisar a distancia activos críticos. Esto genera una mayor productividad minera, ya que la disponibilidad de los activos se mantiene casi constante.

Resumiendo: con los sistemas inalámbricos de monitorización de minería se reducen los costes operativos, no sólo porque las empresas mineras de todo el mundo ya no tienen que enviar a una persona a leer los datos -con lo que ahorran dinero en contratación de personal y en gastos de vehículos y gasolina-, sino también porque no es necesario realizar costosas operaciones de cableado y mantenimiento. Un mejor mantenimiento de los activos críticos aumenta a su vez el rendimiento de la inversión.